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  • Agronoma Costarricense 38(1): 107-131. ISSN:0377-9424 / 2014www.mag.go.cr/rev agr/index.html www.cia.ucr.ac.cr

    ARCILLAS IDENTIFICADAS EN SUELOS DE COSTA RICA A NIVEL GENERALIZADO DURANTE EL PERODO 1931-2014: II. MINERALOGA

    DE ARCILLAS EN SUELOS CON CARACTERSTICAS VRTICAS Y OXDICO CAOLINTICAS

    Alfredo Alvarado1/*, Rafael Mata*, Miguel Chinchilla**

    Palabras clave: Arcilla, suelo, Vertisol, Alfisol, Ultisol, Oxisol, amorfos, alfanas, illita, halloysita, metahalloysita, imogolita, ferrihidrita, hematita, maghemita, magnetita, goethita, gibbsita, caolinita, esmectita,

    Costa Rica, trpico. Keywords: Clay, soil, Vertisol, Alfisol, Ultisol, Oxisol, smectite, montmorrillonite, vermiculite, illite,

    halloysite, metahalloysite, chlorite, ferrihydrite, hematite, maghemite, magnetite, goethite, kaolinite, gibbsite,Costa Rica, tropic.

    Recibido: 04/06/13 Aceptado: 16/10/13

    RESUMEN ABSTRACT

    Se resume la informacin disponible Clay minerals identified in soils of Costa sobre la mineraloga de arcilla de los horizontes Rica from 1931 to 2014: II. Major clay types superficiales del suelo, aunque se menciona la described in soils with vertic, and oxidicmineraloga de los horizontes B cuando esta es kaolinic properties. This paper summarizes diferente a la de los horizontes A, de manera available information on soil clay mineralogy in relevante, en suelos de Costa Rica desde 1931 topsoils of Costa Rica, including clay minerals hasta el presente. Se enfatiza en la informacin described in B horizons when significantlydisponible para (1) esmectticas y de arcillas different from predominant mineralogy in the interestratificadas en Vertisoles y otros suelos con topsoil. The soil clay suites (predominant clay caractersticas vrticas y (2) xidos-hidrxidos- groups) emphasized are grouped as: (1) smectites oxihidrxidos-caolinita-gibbsita en Alfisoles, and interstratified clays (Vertisols and other soils Ultisoles y Oxisoles. En el texto se discute la with vertic properties), and (2) oxides-hidroxidesgnesis (procesos de formacin) de estos grupos oxihidroxides-kaolinite-gibbsite (in Alfisols, dominantes de arcilla cuando se dispone de Ultisols and Oxisols). The soil clay genesis of suficiente informacin. these dominant groups is discussed when enough

    information is available.

    1 Autor para correspondencia. Correo electrnico: ** Instituto Costarricense de Electricidad. San Jos, alfredo.alvarado@ucr.ac.cr Costa Rica.

    * Centro de Investigaciones Agronmicas.Universidad de Costa Rica. San Jos, Costa Rica.

  • AGRONOMA COSTARRICENSE108

    Agronoma Costarricense 38(1): 107-131. ISSN:0377-9424 / 2014

    INTRODUCCIN

    El estudio de la mineraloga de arcillasen suelos de Costa Rica se inicia con Anderson y Byers (1931) y contina hasta el presente deuna manera ms acelerada y con herramientascada vez ms especializadas. En el artculo deAlvarado et l. (2014a) se discuten los aspectoshistricos, metodolgicos y de formacin deminerales de arcilla en suelos de Costa Rica,con nfasis en la meteorizacin y formacin dearcillas en suelos derivados de cenizas volcnicas. En el presente trabajo, se enfatiza en lamineraloga de arcillas del suelo tipos esmectitay kandita asociadas a xidos e hidrxidos deFe y Al.

    En general, aparte de las arcillas formadas en Andisoles y suelos con caractersticasndicas discutidas por Alvarado et l. (2014a),las esmectitas y kanditas asociadas a xidos ehidrxidos de Fe y Al representan los productosfinales de la formacin de arcillas en los suelos del pas, las primeras en los ecosistemas sticosestacionalmente secos y las ltimas en los ecosistemas dico-perdico de pisos altitudinalesisotrmicos e isohipertrmicos. A continuacinse describe la distribucin, la gnesis y lasprincipales propiedades de estos tipos de arcilladominante, es decir aquellas mencionadas porlos investigadores como ms abundantes en elhorizonte superficial y en algunos casos en todoel perfil del suelo.

    VERTISOLES Y OTROS SUELOS CON ESMECTITAS Y ARCILLAS

    INTERESTRATIFICADAS

    Vertisoles: Son suelos oscuros y arcillosos de mineraloga esmecttica dominantecon grietas que se abren y cierran peridicamente, en su mayora con caractersticas deneutras a bsicas (Wilding y Puentes 1988,Ahn y Elliot 1989). En Costa Rica tambin selos reconocen como sonsocuitles, que ocupan un rea aproximada de 621 km2 y asociados con Mollisoles de mineraloga halloystica

    en las zonas de relieve plano o depresional delPacfico Seco (Vsquez 1978a,b, Mata1982,Mata et l. 1996, Winters 1997) y del ValleCentral Occidental (Vargas y Torres 1958,Motavalli et l. 1995). En Guanacaste se lasencuentra normalmente en los sectores medio,o de valle fluvial, o en el sector de la llanuraaluvial en la parte distal de los desbordamientos los ros Tempisque, Bebedero, Caas yUruca en microrelieves de gilgai.

    Por su similitud en comportamiento,otros suelos con propiedades vrticas se incluyen en la presente discusin. Son suelos que seclasifican por sus caractersticas dominantes enotros rdenes, pero presentan en algn gradode caractersticas relacionadas con esmectitas,particularmente en superficie. En general, losVertisoles de Costa Rica tienen ms de un 50% de la fraccin arcillosa dominada por esmectitas y se forman a partir de tobas riolticas conadiciones de ceniza volcnica andestica muyfina en el Valle Central y en Guanacaste, enreas con una estacionalidad climtica muydefinida. Debido a cambios climticos y tectnicos importantes, las condiciones lacustresgeomorfolgicamente efmeras por efecto decolmatacin en el Valle Central se han modificado, por lo que los Vertisoles pueden ocuparhoy en da algunas posiciones no necesariamente depresionales.

    En Costa Rica los principales Vertisolesse clasifican como Usterts (estacionalmentesecos), Uderts y Aquerts (los ms hmedos),encontrndose sobre las mesetas tobceas e ignimbrticas de la formacin Bagaces en elpaisaje plano del Guanacaste y en los lentes coluvio-aluviales del Valle Central. En la Figura 1 se nota que los Vertisoles dominantes en Guanacaste se alinean en una zona de basn durante los perodos Paleoceno-Eocenoal margen izquierdo del actual cauce del roTempisque, lo que podra explicarse en funcinde fallamiento o del cauce anterior del mismo ro cuando drenaba hacia el noroeste, comomenciona (Dengo 1962).

  • ALVARADO et l.: Arcillas identificadas en suelos de Costa Rica: Mineraloga 109

    Agronoma Costarricense 38(1): 107-131. ISSN:0377-9424 / 2014

    Fig. 1. Distribucin de suelos con mineraloga esmecttica en Costa Rica.

    Para que se origine este tipo de suelo esnecesaria la confluencia de ciertos factores, loque normalmente ocurre en condiciones aluvialesy fluvio-lacustres: (1) una zona depresional queimpida el buen drenaje, (2) acumulacin de materiales ricos en Si, Ca y Mg y (3) que stos sean detamao coloidal. Estas condiciones propician laformacin de arcillas 2:1 del tipo esmecttico quepor sus reacciones de contraccin y expansin deacuerdo con su contenido de humedad, imprimencaractersticas muy particulares a estos suelos yque afectan tanto las labores agrcolas como lainstalacin y mantenimiento de las obras de ingeniera. En su condicin natural la mayora de estossuelos no presentan condiciones redoximrficas,mientras que los irrigados por varios aos consecutivos pueden pertenecer al subgrupo Aquic (p.e.

    Epiaquerts) cuando se mantienen saturados porperodos prolongados revelndose en ellos condiciones de oxi-reduccin y cambios en su potencialagrcola. En la parte norte de Guanacaste, cercade la frontera con Nicaragua se encuentran Vertisoles cidos probablemente elevados a su posicinactual posteriormente a su formacin (Mata etl. 1996), los cuales presentan una concentracinelevada de aluminio intercambiable y clasificancomo Alic y Alic Aquic Dystruderts.

    Suelos con caractersticas vrticas en el Caribe: Adems de los Vertisoles, muchos suelos presentan caractersticas relacionadas con esmectitas en los valles coluvio-aluviales de ambas costas del pas. En el Caribe, Arias et l. (2010b)resumen lo existente en la literatura y tambin

  • AGRONOMA COSTARRICENSE110

    Agronoma Costarricense 38(1): 107-131. ISSN:0377-9424 / 2014

    documentan la dominancia de (1) montmorillonita asociada con vermiculita y metahalloysita y de(2) montmorillonita asociada con metahalloysitaen la zona sureste de la costa, y que la arcilla esprobablemente heredada de la formacin geolgica Uscari, rica en bentonitas (Mathers et l.1991) presente en la circundante cordillera deTalamanca. Arias et l. (2010b) evidencian que

    en la regin noroeste de la costa dominan (1)la metahalloysita asociada con montmorillonita y trazas de illita, (2) la metahalloysita asociadacon gibbsita y montmorillonita y (3) la metahalloysita asociada con gibbsita, neoformadasin situ a partir de la mineralizacin de cenizasvolcnicas retrabajadas y depositadas de maneraaluvial (Figura 2).

    Fig. 2. Distribucin preliminar de familias mineralgicas en suelos de las llanuras aluviales del Caribe de Costa Rica (tomado de Arias et l. 2010b).

    La presencia de depsitos relacionados con cenizas volcnicas en el Caribe tambin se asocia a la actividad del complejo o gran campo volcnico del Iraz-Turrialba, al vulcanismo de actividad tarda en la cordillera de Talamanca durante el Plio-Pliestoceno y a la actividad de campo volcnico del volcn Bar. La evolucin geolgico-geomorfolgica de esas formacionesha formado parte de esa orognesis volcnica en distintos perodos y en los suelos formados en las laderas como en el piedemonte se encuentran con

    frecuencia lentes de cenizas, an sin gran evolucin pedogentica.

    Suelos con caractersticas vrticas en el Pacfico: Ortiz y Collins (1992) documentan que en los suelos aluviales con drenaje moderado del Pacfico Central del pas, en los valles de Parrita-Quepos-Dominical, domina la mineraloga vermiculit

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